Phenolphthalein

Strukturformel ⓘ
Allgemeines
Name	Phenolphthalein
Andere Namen	3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)phthalid; 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-1(3H)-isobenzofuranon;
Summenformel	C20H14O4
Kurzbeschreibung	weißer bis blassgelber, kristalliner, geschmacks- und geruchsfreier Feststoff
Externe Identifikatoren/Datenbanken
EG-Nummer	201-004-7
ECHA-InfoCard	100.000.914
PubChem	4764
ChemSpider	4600
DrugBank	DB04824
Arzneistoffangaben
ATC-Code	A06AB04
Wirkstoffklasse	Laxans
Eigenschaften
Molare Masse	318,31 g·mol−1
Aggregatzustand	fest
Dichte	1,30 g·cm−3
Schmelzpunkt	263,7 °C
pKS-Wert	9,7
Löslichkeit	sehr schlecht in Wasser (3,36 mg·l−1 bei 20 °C); löslich in Ethanol;
Sicherheitshinweise
	Bitte die Befreiung von der Kennzeichnungspflicht für Arzneimittel, Medizinprodukte, Kosmetika, Lebensmittel und Futtermittel beachten
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung aus Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP), ggf. erweitert Gefahr
H- und P-Sätze	H: 341‐350‐361f
	P: 201‐280‐308+313
Zulassungsverfahren unter REACH	besonders besorgniserregend: krebserzeugend (CMR)
Toxikologische Daten	> 1000 mg·kg−1 (LD50, Ratte, oral)
	Soweit möglich und gebräuchlich, werden SI-Einheiten verwendet. Wenn nicht anders vermerkt, gelten die angegebenen Daten bei Standardbedingungen.

Phenolphthalein ⓘ
Bezeichnungen
	Bevorzugte IUPAC-Bezeichnung 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-2-benzofuran-1(3H)-on
	Andere Bezeichnungen 3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)isobenzofuran-1(3H)-on
Bezeichner
CAS-Nummer	77-09-8 ;
3D-Modell (JSmol)	Interaktives Bild;
ChEMBL	ChEMBL63857 ;
ChemSpider	4600 ;
Arzneimittelbank	DB04824 ;
KEGG	D05456 ;
PubChem CID	4764;
UNII	6QK969R2IF ;
	InChI InChI=1S/C20H14O4/c21-15-9-5-13(6-10-15)20(14-7-11-16(22)12-8-14)18-4-2-1-3-17(18)19(23)24-20/h1-12,21-22H Schlüssel: KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYSA-N ; InChI=1/C20H14O4/c21-15-9-5-13(6-10-15)20(14-7-11-16(22)12-8-14)18-4-2-1-3-17(18)19(23)24-20/h1-12,21-22H Schlüssel: KJFMBFZCATUALV-UHFFFAOYAH;
	SMILES O=C1OC(C2=C1C=CC=C2)(C3=CC=C(C=C3)O[H])C4=CC=C(C=C4)O[H];
Eigenschaften
Chemische Formel	C20H14O4
Molekulare Masse	318.328 g-mol-1
Erscheinungsbild	Weißes Pulver
Dichte	1,277 g/cm3 (32 °C (90 °F))
Schmelzpunkt	258-263 °C (496-505 °F; 531-536 K)
Löslichkeit in Wasser	400 mg/L
Löslichkeit in anderen Lösungsmitteln	Unlöslich in Benzol und Hexan; sehr löslich in Ethanol und Ether; schwach löslich in DMSO
UV-vis (λmax)	552 nm (1.); 374 nm (2.)
Pharmakologie
ATC-Code	A06AB04 (WHO)
Gefahren
	GHS-Kennzeichnung:
Piktogramme
Signalwort	Gefahr
Gefahrenhinweise	H341, H350, H361
Sicherheitshinweise	P201, P281, P308+P313
NFPA 704 (Feuerdiamant)	2 3 0
	Sofern nicht anders angegeben, gelten die Daten für Materialien in ihrem Standardzustand (bei 25 °C [77 °F], 100 kPa). verifizieren (was ist ?) Infobox-Referenzen

Phenolphthalein (/fɛˈnɒl(f)θəliːn/ feh-NOL(F)-thə-leen) ist eine chemische Verbindung mit der Formel C₂₀H₁₄O₄ und wird oft als "HIn", "HPh", "phph" oder einfach "Ph" in Kurzschreibweise geschrieben. Phenolphthalein wird häufig als Indikator bei Säure-Base-Titrationen verwendet. Für diese Anwendung färbt es sich in sauren Lösungen farblos und in basischen Lösungen rosa. Es gehört zur Klasse der Farbstoffe, die als Phthalein-Farbstoffe bekannt sind. ⓘ

Phenolphthalein ist schwer wasserlöslich und wird in der Regel in Alkoholen gelöst, um in Experimenten verwendet zu werden. Es ist eine schwache Säure, die in Lösung H⁺-Ionen verlieren kann. Das nichtionisierte Phenolphthaleinmolekül ist farblos und das doppelt deprotonierte Phenolphthalein-Ion ist fuchsiafarben. Der weitere Verlust von Protonen bei höherem pH-Wert erfolgt langsam und führt zu einer farblosen Form. In konzentrierter Schwefelsäure ist das Phenolphthalein-Ion aufgrund der Sulfonierung orangerot. ⓘ

Phenolphthalein ist einer der bekanntesten pH-Indikatoren und wurde erstmals 1871 von Adolf von Baeyer dargestellt. Der Name setzt sich aus Phenol und Phthalsäureanhydrid zusammen. Phenolphthalein ist ein Triphenylmethinfarbstoff (veraltete Bezeichnung Triphenylmethanfarbstoff) und bildet die Basisverbindung der Familie der Phthaleine. Das entsprechende Sulfonphthalein ist das Phenolrot. ⓘ

Verwendungen

Zum zuverlässigen qualitativen und quantitativen Nachweis von Phenolphthalein bei forensischen Fragestellungen kommt die Kopplung der HPLC mit der Massenspektrometrie zum Einsatz. Die Nachweisgrenze für dieses Verfahren wird mit 1,66 pg/L angegeben und kommt unter anderem auch zum Einsatz, um die Substanz auch in angeblich rein pflanzlichen Schlankheitsmitteln zu identifizieren. ⓘ

Reduziertes Phenolphthalein wird im Kastle-Meyer-Test zum Nachweis von Blutspuren in der Forensik verwendet. ⓘ

Bis zur Entdeckung einer möglicherweise karzinogenen Wirkung wurde Phenolphthalein mehr als hundert Jahre lang als Abführmittel verwendet. Die kleinen Mengen, die beim Einsatz als Indikator verwendet werden, sind jedoch nicht gefährlich. Im Bauwesen wird Phenolphthalein-Lösung zur Visualisierung der Carbonatisierungstiefe an Beton und zur Feststellung der Überarbeitbarkeit von neu verputzten Flächen (Fläche mit einem pH-Wert von kleiner 8,5) verwendet. ⓘ

Die ersten Röntgenuntersuchungen der Gallenblase wurden mit dem 1922 von dem in Chemie ausgebildeten Chirurgen Evarts A. Graham und Warren H. Cole eingeführten, relativ toxischen Tetraiod-Phenolphthalein durchgeführt. ⓘ

pH-Indikator

In Abhängigkeit vom pH-Wert der Lösung ändert das Phenolphthalein seine Struktur und damit seine Farbe. ⓘ

Die Strukturen des Phenolphthaleins
Spezies	H₃In⁺	H₂In	In²⁻	In(OH)^{3− ⓘ}
Struktur
pH	< 0	0 bis 8,2	8,2 bis 12,0	> 12,0
Farbe	rot	farblos	rosa-violett	farblos

Im pH-Bereich bis etwa 7,5 liegt es in seiner farblosen, ungeladenen Grundform vor (H₂In 1). In stärker basischer Lösung werden die Protonen an den beiden Hydroxygruppen abgespalten. In einer resultierenden mesomeren Grenzstruktur ist ein chinoides System als Chromophor vorhanden (In²⁻ 2). Das ist die farbige Struktur des Indikators. In sehr stark basischer Umgebung lagert sich am zentralen Kohlenstoffatom eine OH-Gruppe an, wodurch das Erreichen der Chromophorstruktur unmöglich wird (In(OH)³⁻ 3). In stark saurer Lösung wird Phenolphthalein wieder farbig. Der Lactonring wird durch das H⁺ gespalten. Dabei bildet sich eine positive Ladung am zentralen Kohlenstoffatom, das damit sp²-hybridisiert ist und somit wieder durch die mesomere Grenzform stabilisiert wird (4). ⓘ

Betrachtet man die Reaktionsgleichung der Reaktion (A) nach (B), so wird anhand des Massenwirkungsgesetzes deutlich, warum der Farbumschlag so schnell erfolgt:

$\mathrm {(A)+2\ H_{2}O\rightarrow (B)^{2-}+2\ H_{3}O^{+}}$ ⓘ

Es gilt (K_s konstant, wobei die quasi konstante Konzentration des Wassers in K_s einbezogen ist):

$K_{\text{S}}={c(B^{2-})\cdot c({\text{H}}_{3}{\text{O}}^{+})^{2} \over c(A)}$ ⓘ

Die Konzentration der H₃O⁺-Ionen liegt in einer anderen Größenordnung. Für saure Lösungen ist sie hoch, das Gleichgewicht liegt auf der Seite von (A). Sobald aber die Konzentration von H₃O⁺ sehr klein wird beziehungsweise die Konzentration von OH⁻ groß wird, muss sich wegen der Konstanz des Terms die Konzentration von (B) massiv erhöhen. Weil (B) aus (A) entsteht, wird die Konzentration von (A) extrem viel kleiner – der Farbumschlag erfolgt sehr schnell. ⓘ

Phenolphthalein wird häufig als Indikator bei Säure-Base-Titrationen verwendet. Zusammen mit Methylrot, Bromthymolblau und Thymolblau dient es auch als Bestandteil von Universalindikatoren. ⓘ

Die pKA-Werte von Phenolphthalein liegen bei 9,05, 9,50 und 12, die von Phenolsulfonphthalein bei 1,2 und 7,70. ⓘ


Eine Animation des pH-abhängigen Reaktionsmechanismus: H₃In⁺ → H₂In → In2- → In(OH)3-

Konkrete Karbonatisierung

Die pH-Empfindlichkeit von Phenolphthalein wird auch in anderen Anwendungen genutzt: Beton hat von Natur aus einen hohen pH-Wert, da sich bei der Reaktion von Portlandzement mit Wasser Calciumhydroxid bildet. Wenn der Beton mit dem Kohlendioxid in der Atmosphäre reagiert, sinkt der pH-Wert auf 8,5-9. Wird eine 1 %ige Phenolphthaleinlösung auf normalen Beton aufgetragen, färbt sich dieser hellrosa. Bleibt sie jedoch farblos, zeigt dies, dass der Beton karbonisiert wurde. Ähnlich verhält es sich mit Spachtelmasse, die zur Reparatur von Löchern in Trockenbauwänden verwendet wird und Phenolphthalein enthält. Nach dem Auftragen behält die Spachtelmasse eine rosafarbene Farbe; wenn die Spachtelmasse durch Reaktion mit atmosphärischem Kohlendioxid ausgehärtet ist, verblasst die rosa Farbe. ⓘ

Bildung

Der langsame Farbumschlag von Phenolphthalein in einer stark basischen Lösung von rosa nach farblos bei der Umwandlung in die In(OH)3- Form wird im Chemieunterricht zur Untersuchung der Reaktionskinetik verwendet. ⓘ

Unterhaltung

Phenolphthalein wird in Spielzeugen verwendet, zum Beispiel als Bestandteil von Verschwindetinte oder als Verschwindemittel für die Haare der Barbie "Hollywood Hair". In der Tinte wird es mit Natriumhydroxid gemischt, das mit dem Kohlendioxid der Luft reagiert. Diese Reaktion führt dazu, dass der pH-Wert unter die Farbänderungsschwelle fällt, da bei der Reaktion Wasserstoffionen freigesetzt werden:

OH-_(aq) + CO₂_(g) → CO2-
₃_(aq) + H⁺_(aq). ⓘ

Um die Haare und die "magischen" grafischen Muster zu entwickeln, wird die Tinte mit einer Hydroxidlösung besprüht, was zum Erscheinen der verborgenen Grafiken durch denselben Mechanismus führt, der oben für die Farbänderung in alkalischer Lösung beschrieben wurde. Das Muster verschwindet schließlich wieder durch die Reaktion mit Kohlendioxid. Thymolphthalein wird für denselben Zweck und auf dieselbe Weise verwendet, wenn eine blaue Farbe gewünscht wird. ⓘ

Medizinische Anwendungen

Phenolphtalein wird seit über einem Jahrhundert als Abführmittel verwendet, wird aber wegen Bedenken hinsichtlich der Karzinogenität aus den frei verkäuflichen Abführmitteln entfernt. Abführmittel, die früher Phenolphalein enthielten, wurden häufig umformuliert, um andere Wirkstoffe zu verwenden: Feen-a-Mint wurde auf Bisacodyl umgestellt, und Ex-Lax wurde durch einen Senna-Extrakt ersetzt. ⓘ

Thymolphthalein ist ein verwandtes Abführmittel, das aus Thymol hergestellt wird. ⓘ

Trotz Bedenken hinsichtlich seiner Karzinogenität ist es unwahrscheinlich, dass die Verwendung von Phenolphthalein als Abführmittel Eierstockkrebs verursacht. Es wurde festgestellt, dass Phenolphthalein den zellulären Kalziumeinstrom beim Menschen über den speichergesteuerten Kalziumeintritt (SOCE, siehe Calcium release activated channel § Structure) hemmt. Dies geschieht durch die Hemmung von Thrombin und Thapsigargin, zwei Aktivatoren des SOCE, die das freie intrazelluläre Kalzium erhöhen. ⓘ

Phenolphthalein wurde von der Europäischen Chemikalienagentur in die Kandidatenliste für besonders besorgniserregende Stoffe (Substances of Very High Concern, SVHC) aufgenommen. ⓘ

Eine reduzierte Form von Phenolphthalein, das farblose Phenolphthalin, wird in einem Test verwendet, um Substanzen zu identifizieren, von denen man annimmt, dass sie Blut enthalten, allgemein bekannt als Kastle-Meyer-Test. Eine trockene Probe wird mit einem Tupfer oder Filterpapier entnommen. Auf die Probe werden einige Tropfen Alkohol, dann einige Tropfen Phenolphthalin und schließlich einige Tropfen Wasserstoffperoxid getropft. Wenn die Probe Hämoglobin enthält, färbt sie sich sofort nach Zugabe des Peroxids rosa, da Phenolphthalein entsteht. Ein positiver Test zeigt an, dass die Probe Hämoglobin enthält und es sich daher wahrscheinlich um Blut handelt. Ein falsches positives Ergebnis kann durch das Vorhandensein von Substanzen mit ähnlicher katalytischer Aktivität wie Hämoglobin entstehen. Dieser Test zerstört die Probe nicht; sie kann aufbewahrt und für weitere Tests verwendet werden. Dieser Test reagiert mit Blut von allen Tieren, deren Blut Hämoglobin enthält, einschließlich fast aller Wirbeltiere; weitere Tests wären erforderlich, um festzustellen, ob es von einem Menschen stammt. ⓘ

Synthese

Phenolphthalein kann durch Kondensation von Phthalsäureanhydrid mit zwei Äquivalenten Phenol unter sauren Bedingungen synthetisiert werden. Es wurde 1871 von Adolf von Baeyer entdeckt. ⓘ

Synthese von Phenolphthalein ⓘ

Die Reaktion kann auch durch eine Mischung aus Zinkchlorid und Thionylchlorid katalysiert werden. ⓘ